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1、铝 金属材料,一.铝和铝合金,1.铝:,铝(aluminum)是一种银白色、有金属光泽的金属，密度为2.7g.cm-3，仅为钢的1/3左右；熔点660.4，沸点2467，具有良好的导热、导电、延展性，导电性仅次于银、金和铜。故电力工业上用作导线和电缆，生活中制铝锅，抽成细丝或压成薄片包装胶卷、糖果、香烟等；因其粉末也是白色而用来制银粉漆；也可制硬度大密度小的合金-硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si等),与O2反应:,A.常温下,与空气中的O2反应生成一层致密的氧化膜，从而失去光泽，阻止内部金属的进一步氧化，故铝也有抗腐蚀的性能。,B.把铝箔或铝粉放在纯氧中加热，铝即剧烈的燃烧，放出大量的热，发出耀
2、眼的白光。,(1)与非金属单质反应,C.空气中高温，铝也能与O2剧烈的化合。,与硫反应:,2Al+3X2 =2AlX3 (X=F、Cl、Br、I),与卤素单质等反应:,(2)与某些氧化物反应:,与水反应,(擦去氧化膜),铝热反应,A.铝与某些金属氧化物的(如Fe2O3、Fe3O4、V2O5、Cr2O3、MnO2等）的混合物称为铝热剂;铝和这些金属氧化物之间的反应称为铝热反应,可用Mg、KClO3或Na2O2作为引燃剂,放出大量的热.,B.用途:,a.冶炼难熔的金属(如Cr、V、Mn等),b.焊接钢轨:,c.定向爆破:,定向爆破,2003年8月29日下午13时30分，湘潭钢铁集团公司三座90米的
3、大烟囱在沉闷的爆破声中相继朝西倒下，这标志着首次由我国自己设计施工的3个A级烟囱同时爆破的工程获得了成功。,2Al + 6H+ =2Al3+ + 3H2,与非氧化性酸(稀H2SO4、HCl、HBr、HI等)发生置换反应。,与氧化性酸(稀HNO3等)发生复杂的氧化还原反应，但不放出H2。,Al +4HNO3 =Al(NO3)3 +NO+2H2O,在浓HNO3和浓H2SO4等中发生钝化(但具备钝化的条件:冷、浓、块.否则也反应，如:,(3)与酸反应:,反应实质.,氧化还原情况,2Al +2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2,离子反应方程式,2Al + 2OH-+6H2O=2Al(OH
4、)4-+3H2,(4)与碱反应:,铝与水之间的氧化还原反应，碱只起着溶解表层的氧化膜和生成的氢氧化铝的作用。,将两份铝粉分别与稀盐酸和烧碱溶液反应，若在相同状况下生成的氢气的体积相等，则两份铝的质量比为 。,1:1,练习1,练习2,将5.4g Al 投入到200.0mL 2.0molL-1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能为 ( ) A.HNO3溶液 B.Ba(OH)2溶液 C.H2SO4溶液 D.HCl溶液,D,练习3,将镁粉和足量稀盐酸反应，铝粉和足量烧碱溶液反应，若在相同状况下生成的氢气的体积相等，则铝粉和镁粉的质量比为 。,3:4,练习4,镁粉中混进少量铝粉，将铝粉
5、除去可选用的试剂是 ( ) A.盐酸 B.CuSO4 溶液 C.NaOH 溶液 D.浓硝酸,C,将等物质的量的铝粉和镁粉相混合，取等质量的该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后放出H2最多的是 ( ) A.3mol/LHCl B.4mol/LHNO3 C.8mol/LNaOH D.18mol/LH2SO4,A,练习5,某一无色溶液，跟铝反应放出H2，试判断下列离子何者能存在于此溶液中:Mg2+、Cu2+、Fe2+、Ba2+、H+、Ag+、SO42-、SO32-、HCO3-、OH-、NO3-、MnO4- (1)当生成Al3+时，可能有 (2)当生成Al(OH)4-时，可能有,练习6,
6、(1)H+、SO42- 、 Mg2+,(2)OH-、NO3-、 Ba2+,2Al + 3Cu2+ =2Al 3+ + 3Cu,Al + 3Ag+ =Al 3+ + 3Ag,(5)与盐反应:,工业上冶炼铝的方法:电解法,2.铝合金及其制品,将金属制成合金(alloy)，可以保持甚至强化单一金属的长处，克服其不足，所以合金的性能一般优于纯金属。金属铝的强度较低耐磨性较差，加入其他元素如铜、镁、硅、锌、锂等，就形成了各种性能优良的铝合金。,铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等特点，并且因表面易形成致密的氧化物保护膜而具有一定的抗腐蚀能力，可用于制造能承受大载荷及强烈磨
7、损的构件。,铝合金主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输以及电子行业。例如，用铝合金材料制成的汽车车轮的骨架，质轻、强度大且热变形性小；用铝合金做散热材料制成的硬盘抽取盒，既坚固耐用，散热效果又好。另外，铝合金还广泛用于制飞机构件。,战斧式巡航导弹,我国报道的高温超导体中，铊是组成成分之一，已知铊(Tl)和铝同主族，下列关于铊的性质的判断一定错误的是 ( ) A.银白色金属 B.Tl(OH)3是两性氢氧化物 C.能生成Tl3+的化合物 D.与稀HNO3作用生成硝酸盐,练习8,B,练习9,铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答(1)工业冶炼铝的化学方程式是_ (2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程
8、式是_。(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。,该电解槽的阳极反应式是_.通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_.除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口_(填写“A”或“B”)导出。,3.铝的化合物,(1)氧化铝(aluminum oxide):,性质：白色、难熔化(2800)的固体，属于两性氧化物。,存在：铝土矿(又称矾土)含Al2O3.H2O、Al2O3. 3H2O含有少量SiO2、Fe2O3 刚玉:硬度大，仅次于金刚石，天然产的刚玉含有多种杂质而呈现多种颜色，含微量Cr(+3)的呈
9、红色称红宝石，含Fe(+2)Fe(+3)或Ti(+4)呈蓝色，称蓝宝石。,(2)氢氧化铝(aluminum hydroxide):,用途,制耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器、炼铝原料。,Al2O3+6H+=Al3+3H2O Al2O3+2OH-+3H2O=2Al(OH)4-,白色絮状，难溶于水的固体，两性氢氧化物,可溶于强酸和强碱。 Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O Al(OH)3+OH-=Al(OH)4-,制取Al(OH)3可采用:,铝盐(Al3+)+弱碱(如NH3.H2O),四羟基合铝酸盐Al(OH)4-+弱酸(如H2CO3),铝盐(Al3+)+四羟基合铝酸盐Al(OH)4-+或S
10、2-、SO32-等,(3)硫酸钾铝,由两种金属离子和一种酸根离子组成的盐称为复盐。如明矾(KAl(SO4)2.12H2O)、光卤石(KCl.MgCl2.6H2O),KAl(SO4)2= K+Al3+2SO42-,与Ba(OH)2反应:,2KAl(SO4)2+ 3Ba(OH)2 = K2SO4+3BaSO4+2Al(OH)3,KAl(SO4)2+ 2Ba(OH)2 = KAl(OH)4+2BaSO4,水解反应:,生成的Al(OH)3吸附水中的悬浮的固体杂质(土壤胶粒带负电)形成沉淀，使水澄清。故明矾(乃至铝盐、铁盐等)具有净水作用。,附:铝三角与图象,Al(OH)3,Al3+,Al(OH)4-,
11、强酸H+,酸H+(过量),碱OH-(过量),酸H+,强碱OH-,碱OH-(适量),Al3+3OH-=Al(OH)3 ,AlCl3溶液,NaOH溶液,图(1):,Al(OH)3+OH-=Al(OH)4-,向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液.,Al3+3OH-=Al(OH)3 ,AlCl3和HCl混合液,NaOH溶液,图(2):,向AlCl3和HCl混合液中滴加NaOH溶液.,H+OH-=H2O,Al(OH)3+OH-=Al(OH)4-,AlCl3溶液,NaOH溶液,图(3):,Al3+4OH-= Al(OH)4-,Al3+ 3Al(OH)4- =4Al(OH)3 ,向NaOH溶液中滴加AlCl3
12、 溶液.,NaAl(OH)4溶液,HCl溶液,图(4):,Al(OH)4-+H+=Al(OH)3 +H2O,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,向NaAl(OH)4溶液中滴加HCl 溶液.,NaAl(OH)4和NaOH混合液,HCl溶液,图(5):,Al(OH)4-+H+=Al(OH)3 +H2O,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,向Al(OH)4-和NaOH混合液中滴加HCl 溶液.,H+OH-=H2O,NaAl(OH)4溶液,HCl溶液,图(6),4H+ +Al(OH)4-=Al3+ +4H2O,向HCl溶液中滴加 NaAl(OH)4溶液.,Al3+ 3Al(OH)4- =4
13、Al(OH)3 ,二.金属与金属材料,根据密度分为重金属(4.5g/cm3以上)和轻金属(4.5g/cm3以下)；根据在地壳中的含量多少分为常见金属和稀有金属。在冶金工业上金属分为黑色金属(铁、铬、锰及它们的合金)和黑色金属(除铁、铬、锰以外的金属及其合金)。,现介绍几种有色金属材料-金、银、铜如下:,1.金:,金(gold)是一种质地柔软的黄色金属。金延展性特别好，1克金能抽成长达3公里的金丝,或压成约0.0001mm的金箔，导电性能仅次于银，居于金属中的第二位。金和它的合金几乎能达到各种电子元件对稳定性、导电性、韧性、延展性等的要求，所以它们在电子工业中的用量占金及其合金的工业用量的90%
14、以上。在航空航天工业中作为制造飞机和航天器有关部件所用的材料。,练习10:,金化学性质非常稳定，不溶于一般的酸、碱、盐等溶液中，只能溶于王水(浓HNO3和浓HCl物质的量之比为1:3的混合物)中，反应的化学方程式如下: Au + 4HCl + HNO3= HAuCl4+NO+2H2O 试分析其氧化还原情况。,2.银:,银(silver)是一种具有金属光泽、质地柔软的银白色金属。银在有机合成、能源开发、材料制造等方面的应用越来越被重视。例如,在有机合成中，银作为催化剂的成份之一，使许多有机化合物的合成反应速率大大提高；在化学电源开发方面，人们研制出银镉电池、银镁电池、银锌电池(锌氧化银电池)广泛
15、应用于飞机、潜水艇、浮标、导弹空间飞行器和各种电子仪表中；在医学上，银镓(Ga)合金牙科填充材料以良好的性能受到任们的青睐。,Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2+H2O,3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO+2H2O,练习11,实验室洗去试管内壁上的银迹可使用下列试剂中的 ( ) A.稀HCl B.稀H2SO4 C.浓HNO3 D.稀HNO3,D,注:洗去同样量的银，消耗试剂的量少,放出污染物的量也少。,3.铜:,(1)铜(copper)是硬度较小的紫红色金属。常温下，在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气中则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。,与氧气等非金属反应:,与
16、强氧化性酸反应,(现象各有哪些?),与某些盐溶液反应,Cu+2Hg(NO3)2=Cu(NO3)2+Hg,铜具有良好的导热性和导电性，在电子工业中主要用于制造电线通讯电缆等，这方面的用量占铜的工业用量的一半左右。目前,在半导体器件生产中展开了一场“铜芯片”的革命-在硅芯片上用铜代替铝进行布线。这标志着在人类发展史上曾发挥过重要作用的古老金属在现代科技领域的应用又取得新的突破。进入20世纪90年代，建筑业常利用铜材制造水管及其他排水设施，原因在于铜材不仅在较高温度下不易老化，而且耐高水压；同时，铜还具有独有的杀菌功能，能较好地抑制病菌的生长。,(2)氧化物： CuO(黑色)，Cu2O(红)碱性氧化物 CuO+H2SO4=CuSO4+H2
